马萍

【摘  要】汽车时代的来临，为民众的出行带来了便捷性，但是也为交通道路安全管理提出了较高的要求。此次研究的主要目的是为了设计出智能交通控制系统，通过对智能信号灯系统的设计，来改善城市车流量的管理水平。在此次研究中，本文先对在城市中开展智能交通信号灯控制系统设计的必要性进行分析，然后，对设计的软硬系统进行阐述。望文章此次内容的研究，能为当前智能道路信号灯的设计与优化提供可供参考的文献。

【关键词】车流量;智能交通控制;系统设计

前言：当今由于人们经济水平提高，出行时均会驾驶私家车，而这些私家车中不免有一些驾驶新手，新手在交通上在道路行驶过程中由于操作不当，同时在城市车流量较大的状况下，会造成一些事故，这些事故会给自己和他人生命财产安全带来一定的损失，而作为交通管理重要的部分，智能交通信号灯的控制设计与优化的工作显得尤为重要。但是我国很多地区由于自身发展状况不佳，导致在的对城市智能交通信号灯控制系统方面存在很不足，这样不利于道路交通安全管理工作的顺利开展。因此，在这样的背景下，本文对基于车流量的智能交通控制系统设计的内容进行阐述。

一、城市中设计智能交通信号灯控制系统的必要性

（一）缓解交通压力

随着城市建设进程不断的加快，让城市道路的资源越来越紧缺，尤其是在早晚高峰中，车辆顺利出行的难度较大。在城市交通系统中，对车流量的控制主要是通过信号灯来调节，通过控制各个来向的车辆，来减轻车流过于集中。但是以往采用普通信号灯控制系统，无法实现对交通信号灯的优化，甚至未能给出行的车辆带来便利，加大了交通压力。而在采用智能的信号灯控制系统之后，能让该系统对整个城市车流量进行控制，并能从整体交通状况方面，对车流量进行合理的控制，对疏通交通拥堵起到了很大的促进性作用，能在很大程度上缓解交通压力。

（二）降低交通事故出现几率

当前很多城市交通系统在建设的过程中，都会采用相应的智能系统来完成交通系统的控制工作，这样能在很大程度上降低出现交通事故的几率。由于智能信号灯能对城市道路车流量进行合理的管理，这样便能降低交通事故出现的几率。这是由于城市道路资源是有限的，一旦出现交通拥堵的状况，一些车辆便会出现违章行车的现象出现，违章行车必然会导致交通出现事故，这样不利于城市车辆的安全出行。而在智能信号灯控制之后，能降低车辆集中拥堵的现象，进而便能减少城市车辆出现交通事故的几率。

二、智能交通信号灯控制系统设计

（一）硬件方面的设计

关于电源方面的设计，在对智能交通信号灯电源系统硬件结构设计方面，此次设计需要提两种稳定的电压，详细设计电路图如图1所示：

其中，在设计中将220V电压通过采用变压器与整流滤波电路之后，再通过三端稳压器的处理，输出5V电压为单片机进行供电。

在车流量检测电路方面设计时，主要对射式红外线光电设备对城市车流量检测设备对相应的数据进行检测，主要的工作原理是红外线发射器在系统中能发射出红外线的信号，并在接收器的辅助下，实现信息的接收，在系统中有车辆通过后，通过接收器接收的低电平信息，来明确车流量的具体数量和分布状况。输出信号和计数器的外部输入端P3.5进行连接，并将检测到的信息输送到送入单片机当中。在交通信号灯显示模块方面的设置，在此次系统设计中，在四个地理方向上均设置了交通信号灯，其中固定的模块采用固定模块系统控制不同方向的灯。在应急开关的模块当中，将采用电路仿真测试当中，可以采用按键模拟城市车流量的方式输入相应的数据，而在系统中交通信号灯的控制是由单片机来完成。

（二）软件方面的设计

在系统设计方面，主要是对主程序流程图、信号灯和显示时间流程图以及中断程序流程等范方面的设计内容进行分析。

其中，在整合系统设计方面，所采用的软件环境是在KeilC51系统下进行的，其中在该系统当中，有以下几个部分，第一部分是主程序。第二个部分是控制子程序。第三个是中断程序。在实际的设计中，在主程序完成相应的设计之后，要进行连续按键对系统各个组成部分进行扫描。其中在扫描的过程中，应按照各种设计的与预案，对当中紧急状况的内容进行扫描和判断，在遇到特殊的状况有车辆通行之后，系统应有应急的执行程序。

其中，在整个系统主程序处于初始化状态下，如果按下K3，则城市交通四个地理方向都出现禁止同行的指示，而如果按下K2的按钮，则城市交通的南北通向的信号灯则显示禁止通行，如果K1的按鈕被按下，则城市道路东西方向则限制禁止通行。而在没有特殊情况下，在对城市交通车流量信息进行检测时，如若在60s内车辆的数量高于30，则东西方向的绿灯将会延迟15s，如若在60s内车辆的数量高于20，则东西方向的绿灯将会延迟10s如若在60s内车辆的数量小于20，则东西方向的绿灯将按照正常的状态进行变化。

在正常状态下，状态1中，在地理位置为东西方向的绿灯，显示时间为25秒，在地理位置为南北方向的红灯显示的时间为30秒，在东西方向绿色信号灯时间为0时，则状态2东西方向信号灯转变成黄灯，持续时间为5秒，而南北方向的红色信号灯显示的实现为5秒。而在显示时间为0时，则切换到状态3，这时东西方向的红色信号灯显示的时间为20秒。

其中在中断程序流程方面，通过上文介绍得知，对城市道路采用对射式红外线电开关，在系统运行之后，需要搜集车流量的信号输送到单片机中，输出信号和计数器的外部输入端P3.5进行连接，与此同时，动气和计数器将会被定时，在这样的状况下，将检测到60秒中得到的全部数据进行整理，并在第一时间转送到主程序当中，而主程序按照接收到的信息，来执行相应的程序信息指令，各个环节按照这样的信息完成对信号灯的控制，同时车辆数量信息搜集结构将计数器中的数字清空为0，并重新对车流量的信息进行统计。

结论：通过文章的分析得知，在当前城市车流量比较大的状况下，依靠交警和定时信号灯无法满足当前城市车流的管理。智能的信号灯的合理设计对车流量进行的科学的管理，能减轻城市交通压力，进而降低交通事故出现的几率。这对城市交通具有重要的作用。在对智能信号灯系统设计方面，本文对系统的硬件设计和软建设内容进行了阐述，希望能对当前城市交通信号灯智能系统的设计与优化起到促进性的作用。随着先进科技不断的进步，在未来智能化城市交通控制系统当中，将会出现其他比较优化的系统结构，这就需要城市智能化系统要不断的完善自身系统的建设。

参考文献：

[1]邱建东，解小平，汤旻安，等.基于车流量的智能交通信号优化控制研究[J].计算机应用与软件，2018，1（1）：92-96.

[2]夏长权，佟国栋，朱金荣，等.基于CAN总线的智能交通控制系统设计[J].现代电子技术，2018，518（15）：145-148.

（作者单位：河北省唐山市交通运输局交通信息管理中心）